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含羧基水溶性聚芴的合成与应用研究

作　者: 李莲
导　师: 武素丽
学　校: 大连理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 水溶性聚芴 Brij-58 巯基乙酸发光材料量子点
分类号: O632.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本论文以芴和苯为共轭主链,通过Suzuki偶联以及侧链改性制备了四种共轭聚合物：带溴丙基的聚芴PF-b、带巯基乙酸侧链的聚芴PF-1、带巯基乙酸钠侧链的聚芴PF-1Na、带蛋氨酸侧链的聚芴PF-2,考察了这几种聚合物在常用溶剂中的溶解性与荧光性能,以筛选出水溶性能良好的荧光聚合物。并具体研究了PF-1Na的金属离子识别以及其与量子点的结合。本文首先合成了单体2,7-二溴-9,9-二(3-溴丙基)芴。采用乳化剂聚氧乙烯硬脂醇醚(Brij-58)替代传统方法使用的相转移催化剂四丁基溴化铵(TBAB),可大大降低反应温度和缩短反应时间。加入Brij-58 0.01摩尔当量、50%KOH 77摩尔当量时,25℃反应10min,目标产物产率可达到70%。然后通过Suzuki偶联反应合成了化合物PF-b,将PF-b接枝不同的官能团如巯基乙酸、蛋氨酸等改性得到聚合物PF-1,PF-1Na,PF-2。用GPC、红外等对这四聚合物进行了表征。四种聚合物中PF-1Na在水中溶解度较好,达到0.5mg/mL, PF-2不溶于多种溶剂；为考察它们的热稳定性,将PF-b,PF-1,PF-1Na,PF-2进行热重分析,结果表明,相比PF-b,改性后的三种聚芴热稳定性虽略有降低,但是在200℃前热稳定性仍然较好,具备荧光传感材料要求。在不同溶剂中,PF-b,PF-1,PF-1Na,PF-2有着不同的荧光量子产率。其中,PF-b在氯仿中达到71%,PF-1Na在水中达到69%。文献报道与PF-1Na结构相近的带羧酸丙基侧链的聚芴,其荧光量子产率在pH为8.9的缓冲溶液中为59%,低于本论文制备的产品。此外,由于羧酸盐在酸碱溶液中有不同的存在状态,也考察了PF-1Na在不同pH状态下的荧光光谱,结果表明,PF-1Na在碱性水溶液中较酸性时荧光更强,而且两种状态下有不同形状的荧光光谱。羧酸盐和巯基对许多金属离子都有一定络合作用,我们考察了PF-1Na对不同金属离子的荧光响应。结果表明,PF-1Na对不同浓度下的两组三价离子Al3+,Fe3+的选择性响应有不同的灵敏度。在低浓度(1.0×10-5M)下,PF-1Na对Al3+荧光更敏感,而在较高浓度(1.5×10-4M)时,对Fe3+选择性响应更高一些。此外PF-1Na对Hg2+也显示出一定的的荧光选择性。水溶性量子点一般以绿色到红色发光为主,我们进一步考察了PF-1Na与水溶性QDs的结合情况,结果表明,一定量PF-1Na与QDs原位复合,能通过荧光传递促进量子点发光,使量子点的量子产率从10%提高到约40%；一定量PF-1Na与多色的QDs物理结合,两者之间未发现能量传递现象,能通过多色复合调配出白光。有潜在的用于LED的白光发光材料的价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-10
1 文献综述  10-32
  1.1 共轭聚合物(CPs)及其相关理论  10-17
    1.1.1 有机化合物的发光  10-11
    1.1.2 荧光的相关参数  11-13
    1.1.3 影响分子荧光性质的因素  13-15
    1.1.4 共轭聚合物基本结构  15-17
  1.2 水溶性共轭聚合物的光学性质及其应用  17-21
    1.2.1 水溶性共轭聚合物(WSCPs)的光学性质  17-19
    1.2.2 水溶性共轭聚合物(WSCPs)的应用  19-21
  1.3 水溶性聚芴的发展现状  21-30
    1.3.1 聚芴类(PFs)共轭聚合物  21-23
    1.3.2 两种重要合成方法简介  23-25
    1.3.3 水溶性聚芴在器件和传感中的应用  25-29
    1.3.4 水溶性聚芴与纳米晶体(NCs)的结合  29-30
  1.4 本论文的设计思路  30-32
2 芴单体及聚芴的合成  32-45
  2.1 前言  32-33
  2.2 实验部分  33-37
    2.2.1 实验原料及仪器  33-34
    2.2.2 单体2,7-二溴-9,9-二(3-溴丙基)芴的合成  34-35
    2.2.3 水溶性聚芴的合成  35-37
  2.3 结果与讨论  37-44
    2.3.1 芴单体的表征与条件考察  37-41
    2.3.2 水溶性聚芴的表征  41-44
  2.4 本章小结  44-45
3 水溶性聚芴的性质及应用研究  45-73
  3.1 实验部分  45-50
    3.1.1 聚芴的溶解性与热稳定性测试  45
    3.1.2 聚芴的荧光性质实验  45-46
    3.1.3 PF-1Na对金属离子的识别实验  46-47
    3.1.4 PF-1Na与水溶性QDs的原位复合实验  47
    3.1.5 PF-1Na与水溶性QDs的物理结合实验  47-50
  3.2 结果与讨论  50-72
    3.2.1 聚芴的溶解性与热稳定性  50-52
    3.2.2 聚芴的荧光性质  52-58
    3.2.3 PF-1Na对金属离子的识别  58-62
    3.2.4 PF-1Na与水溶性QDs的原位复合  62-66
    3.2.5 PF-1Na与水溶性QDs的物理结合  66-72
  3.3 本章小结  72-73
结论  73-74
参考文献  74-80
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  80-81
致谢  81-82

含羧基水溶性聚芴的合成与应用研究

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